JPS6110310A - 弾性表面波トランスジユ−サ - Google Patents

弾性表面波トランスジユ−サ

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JPS6110310A
JPS6110310A JP13176584A JP13176584A JPS6110310A JP S6110310 A JPS6110310 A JP S6110310A JP 13176584 A JP13176584 A JP 13176584A JP 13176584 A JP13176584 A JP 13176584A JP S6110310 A JPS6110310 A JP S6110310A
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JP
Japan
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electrode finger
electrode
reflection
surface acoustic
acoustic wave
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JP13176584A
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Inventor
Yoshihiko Yasuhara
安原 吉彦
Riichi Kodama
児玉 利一
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/125Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14544Transducers of particular shape or position
    • H03H9/14552Transducers of particular shape or position comprising split fingers
    • HELECTRICITY
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    • H03H9/02Details
    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 1発明の技術分野] 本発明は反射スプリアスを改善した低損失の弾性表面波
トランスジューサに関する。
[発明の技術的背景] 弾性表面波トランスジューサとしては、圧電基板表面に
くし歯状電極(IDT)を設けたものが実用されている
IDTは第1及び第2のくし歯形電極を対向させ、電極
指をある間隙を設けて互いに交差させて構成したもので
ある。
このIDTの電極ストリップのピッチや交差幅等を変化
させることにより、種々の周波数特性を実現することが
できる。
上記IDTを用いて構成された各種弾性表面波装置にお
いて、常に問題となるスプリアスとしてIDTによる表
面波の反射スプリアスがある。この反射スプリアスは、
実際にフィルタや遅延線を構成した場合にトリプル・ト
ランジット・エコー(T −+−E )の形で現われ、
特性を著しく劣化させる原因となっている。
この反射スプリアスの要因として、IDTの電極部と間
隙部の音響インピーダンスの差により生じる音響的反射
成分R^と、IDTの電気的な再励起により生じる電気
的反射成分REの二つがある。
この反射スプリアスを取り除くには、音響的反射成分R
^と電気的反射成分REとを互いに逆相となるように発
生させて打ち消し合うようにすればよい。
従来から、このような考え方に基づいて、音響インピー
ダンスの差により生ずる音響的反射成分R^と電気的な
再励起により生ずる電気的反射成分Rεとを互いに打ち
消し合うように構成したものとして、第2図に示すよう
な弾性表面波トランスジューサが知られている。
同図において、符号1で示される圧電基板上には、第1
のくし歯形電極2および第2のくし歯形電極3が、それ
ぞれの電極指をある間隙をおいて互いに交差させて形成
されている。
これらのくし歯形電極2.3には、それぞれ第1の電極
指4aと第2の電極指4bとからなる電極指対4が長手
方向に所定のピッチで設けられている。
これらの各電極指4a 、4bは、それぞれその幅が圧
電基板1を伝播する弾性表面波の波長λの略1/8とな
り、かつ各電極指間の間隙も略1/8λとなるように形
成されている。
そしてこれらの電極指4bの電極指端部の音響的反射が
電極指4aのそれに比べて大きくなるように形成されて
いる。
このような電極指対の音響的反射の調整は、例えば、各
電極指をアルミニウム薄膜で形成した後、第2の電極指
4bの部分にのみ、クロム膜を積層させて二層構造にす
ることにより実現される。このとき、電極指部と間隙部
の音響インピーダンス不整合により生じる音響的反射成
分R^には主として第2の電極指4bが寄与し、電気的
な再励起により生じる電気的反射成分REと音響的反射
成分R^とが互いに逆相の関係で生じ、互いに打ち消し
合うようになる。
[背景技術の問題点] ところでこのトランスジューサの反射特性のインパルス
応答を時間軸1土でみると、第3図に示すように、音響
的反射成分R^のインパルス応答が破線で示すように矩
形状をなして現われるのに対して、電気的反射成分RE
のインパルス応答は同図に一点鎖線で示すように時間の
経過にともない変化する三角形状をなして現われる。
したがって、音響的反射成分R^と電気的反射成分RE
の合成波Rは、同図に実線Rで示すように変化し、イン
パルス応答が零になるのは狭い範囲であって時間軸tの
全域にわたって零になることはない。
これを周波数軸f上に置き換えてみると、第4図に示す
ように、音響的反射成分R^の強度と電気的反射成分R
Eの強度が略等しくなる範囲は、トランスジューサの中
心周波数のごく近傍に限られることがわかる。
このため、従来の弾性表面波トランスジューサでは、反
射スプリアスの総和が零になる周波数範囲は極めて狭く
、帯域内の両側において大きな反射スプリアスが生じる
ため、帯域全域にわたって反射スプリアスの影響を充分
に取り除くことができないという問題があった。
[発明の目的〕 本発明は上述した従来の欠点を解決するためになされた
もので、広い帯域にわたって反射スプリアスのない弾性
表面波トランスジューサを提供することを目的とする。
[発明の概要] すなわち本発明の弾性表面波トランスジューりは、圧電
基板上に、電気的反射のみが生じ音響的反射が零となる
第1のタイプの電極指対と、電気的反射及び音響的反射
の両者が生じる第2のタイプの電極指対とが組み合され
て形成され、前記第1のタイプの電極指対はそれぞれ圧
電基板を伝搬する弾性表面波の波長の略1/8の幅寸法
の第1の電極指と第2の電極指とで構成され、前記第2
のタイプの電極指対はそれぞれ圧電基板を伝播する弾性
表面波の波長の略1/8の幅寸法の第3の電極指と第4
の電極指とで構成され、かつ第3の電極指または第4の
電極指が互いに音響的反射が異なるように形成されてい
ることを特徴としている。
[発明の実施例] 以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
第1図において、符号11で示される、ニオブ酸リチウ
ム(Li Nb 03 ) 、タンタル酸リチウム(L
i Ta 03 )等の圧電材料で形成された圧電基板
の弾性表面波伝播路には、第1のくし歯形電極12と第
2のくし歯形電極13との電極指対14.15を交差さ
せて弾性表面波トランスジューサが構成されている。
これらの電極指対14.15は、図に示すように、電気
的反射成分REのみが生じ音響的反射成分R[がほぼ零
になる第1のタイプの電極指対14と、後述する2層構
造により電気的反射REおよび音響的反射R^が生じる
ように形成された第29タイプの電極指対15との組合
せからなっている。
第1のタイプの電極指14を構成する電極指14a、1
4bの幅寸法は、それぞれ圧電基板11を伝播する弾性
表面波の波長λの略1/8に設定されており、これらの
電極指を構成するアルミニウム膜の膜厚は同一厚みとさ
れている。
また、第2のタイプの電極指対15を構成する電極指1
5a、15bの幅寸法も同様に第1のタイプの電極指対
14と同一膜厚のアルミニウム膜により形成され、かつ
それぞれ波長λの略1/8の幅に設定しであるが、15
bには、さらにクロム膜が形成されてアルミニウムーク
ロムの2層構造とされている。すなわち、第2の電極指
対15は、アルミニウム膜の部分15aとアルミニウム
ークロムの2層構造の部分15bとからなっている。
また上記の第2のタイプの電極指対15のアルミニウム
ークロムの2層構造部分15bの交差幅方向の艮ざは、
弾性表面波の伝播方向に沿ってトランスジューサの中央
で最大となり両端で零となるようにひし形状(図中破線
で示す)に増減されている。
この弾性表面波トランスジューサの反射特性のインパル
ス応答を時間軸【上で見ると、第5図に示すように、音
響的反射成分R^は第2のタイプの電極指対15のアル
ミニウムークロムの2層構造の部分15bの形状に対応
して図示破線で示すように三角形状に変化する。
一方、電気的反射成分REは電気的再励起により各電極
から次々と発生した波が重なり合い、この重なりの厚み
が反射レベルとなりこのレベルの変化が図示一点鎖線で
示すように三角形状に変化する。
このように音響的反射成分R^と電気的反射成分REと
が打ち消し合うように第2のタイプの電極指対15の電
極指の2層構造部分15bのパターンを変化させて形成
すれば、反射波の総和を周波数帯域幅全体にわたって零
にすることができる。
これにより、反射スプリアスが除去され弾性表面波トラ
ンスジューサの特性を著しく向上させることができる。
第6図は、本発明の他の実施例を示す平面図である。な
お、以下の図において、第1図と共通する部分には同一
符号を付しである。
この実施例の弾性表面波トランスジューサは、第1図に
示した実施例の、くし歯形電極の最外側に位置する電極
指対の外側に、幅が1/8λで、電極指の交差幅の略1
/2の長さの補助電極指16を付加して構成されている
。このように構成された弾性表面波トランスジューサで
は、第1図に示した実施例のそれと比較して、くし歯形
電極端部のスプリアスかくし歯形電極上半分と下半分で
往復1/2λの行路差を生じ、その結果、くし歯形電極
上半分からの反射波と、下半分からの反射波の位相が逆
相となり互いに打ち消しあうことになる。
第7図は、さらに本発明の伯の実施例を示す平面図であ
る。
このトランスジューサは、第1図に示した実施例におけ
る第1のタイプの電極指対14と第2のタイプ電極指対
15とを、交差幅方向く弾性表面波の伝播方向に直角方
向)に分割して分布させて設けたものである。この実施
例のトランスジューサでは、音響的反射成分R^の交差
幅方向の振幅を一様に近づける効果がある。
その結果表面波ビーム幅方向においても音響的反射成分
R^と電気的反射成分REの反射打消し効果を得ること
ができるようになり、フィルタ等を構成する場合の相手
側IDTの選択の自由度が増すという長所がある。
第8図は、本発明のさらに他の実施例を示す平面図であ
る。
この実施例では、第1のタイプの電極指対14と、第2
のタイプの電極指対15を、弾性表面波の伝波方向に分
布させて構成されている。この構造のトランスジューサ
は、励撮効率の垂み付けをいわゆる抜き電極の手法によ
り制御でき、かつこの場合電気的反射波形に対応させて
、音響的反射を生じる電極指対の分布パターンを弾性表
面波伝播方向に密度変化させることにより制御すること
が可能である。
この実施例によれば、電気的反射成分RE、音響的反射
成分R^とも表面波ビーム幅方向に沿って均一なパワー
分布左なるため、電気的反射REと音響的反射R^との
反射打ち消し効果がほぼ完全に達成され得るとともに、
いわゆるアボダイズロスが存在しないため低損失化をも
図ることができる。上記IDTをフィルタに応用した場
合は、比帯域幅が3%以下程度の狭帯域フィルタに対し
て、特に効果が顕著である。
なお以上の実施例では、電極指の交差幅を全て一定とし
た場合について述べたが、第9図に示すように交差幅が
弾性表面波伝播方向に沿って変化する場合にも本発明を
適用することができる。この場合、電気的反射成分R^
は電極指の交差領域から発生するのに対し、音響的反射
成分R^は、交差していない領域17(ダミー電極頭1
1)  (図中破線で囲まれた部分の外側の領域)にお
いても発生させることが可能である。このとき音響的反
射を生じる電極指対の第2電極15bのパターンは概路
次のようにして決定することができる。すなわち交差領
域(図中破線で囲まれた領域)に相当するインパルス応
答を決定した後、その自己コンボリューションを求め、
その時間幅を1/2に圧縮した波形に相当するように音
響反射領域を設ければよい。この場合、第9図に示した
ように、電気的反射波と音響的反射波が互いに逆相にな
る通常の領域(図のCの領域)の他に、電気的反射波と
音響的反射波が互いに同相となる領域(図のD領Vi)
が生じることがある。また第9図に示した構成のくし歯
形電極において、表面波ビーム幅方向においても電気的
反射成分REと音響的反射成分R^の打消し効果を達成
する為に音響反射部を交差幅方向に不均一に分布させる
ことも可能である。
なお上記の説明において、厳密には外部回路の負荷条件
等により電気的反射波形が変化し、また音響的反射波も
電極指間の多重反射を考慮せねばならない。しかしこれ
らはIDTの等価回路モデル等により解析することが可
能でありその解析結果に基いて、最終的なパターンを決
定すればよい。
以上、本発明についていくつかの実施例を挙げて説明し
たが、本発明はこれらの実施例には何等拘束されるもの
ではなく、例えばマルチストリップカブラ(MSC)と
並用したり、薄膜誘電体と並用したり圧電薄膜に適用し
たり、音響反射部として、グループ(満)を用いたり、
その池水発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変形が可
能Cある。
〔発明の効果] 本発明によれば、従来の弾性表面波トランスジューサと
比べて音響的反射成分と電気的反射成分とが打ち消し合
う範囲が成し、広い帯域で反射スプリアスの少ない弾性
表面波トランスジユーザを実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の平面図、第2図は従来の弾
性表面波トランスジューサの平面図、第3図および第4
図はそれぞれそのインパルス特性図および周波数特性図
、第5図はそのインパルス特性図、第6図ないし第9図
はそれぞれ本発明の他の実施例を示す平面図である。 1.2・・・・・・くし歯形電極 7・・・・・・・・・・・・電極領域 9・・・・・・・・・・・・補助電極指14・・・・・
・・・・・・・第1のタイプの電極指対15・・・・・
・・・・・・・第2のタイプの電極指対15a・・・・
・・・・・アルミニウム膜の部分15b・・・・・・・
・・アルミニウムークロムの2層構造の部分 代理人弁理士   須 山 佐 −・ 第1図 第2図 φ 第3図 第4図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧電基板上に、電気的反射のみが生じ音響的反射
    が零となる第1のタイプの電極指対と、電気的反射及び
    音響的反射の両者が生じる第2のタイプの電極指対とが
    組み合されて形成され、前記第1のタイプの電極指対は
    それぞれ圧電基板を伝搬する弾性表面波の波長の略1/
    8の幅寸法の第1の電極指と第2の電極指とで構成され
    、前記第2のタイプの電極指対はそれぞれ圧電基板を伝
    播する弾性表面波の波長の略1/8の幅寸法の第3の電
    極指と第4の電極指とで構成され、かつ第3の電極指ま
    たは第4の電極指が互いに音響的反射が異なるように形
    成されていることを特徴とする弾性表面波トランスジュ
    ーサ。
  2. (2)最外側に位置する電極指対は、その外側に圧電基
    板を伝播する弾性表面波の波長の略1/8の巾寸法であ
    つて電極指の交差幅の略1/2の長さの補助電極指を有
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の弾性
    表面波トランスジューサ。
  3. (3)第1のタイプの電極指対と第2のタイプの電極指
    対とを交差幅方向に分布させたことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の弾性表面波トランスジューサ。
  4. (4)第1のタイプの電極指対と第2のタイプ電極指対
    とを、弾性表面波の伝播方向に分布させたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の弾性表面波トランスジ
    ューサ。
  5. (5)第3の電極指または第4の電極指が2種以上の導
    電体の積層体で形成されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の弾性表面波トランスジューサ。
  6. (6)第1のタイプの電極指対と第2のタイプの電極指
    対の他に、電気的反射に寄与しない第3のタイプの電極
    指対(ダミー電極部)を有することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の弾性表面波トランスジューサ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009278429A (ja) * 2008-05-15 2009-11-26 Fujitsu Media Device Kk 弾性表面波デバイス

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5884517A (ja) * 1981-11-16 1983-05-20 Toshiba Corp 弾性表面波トランスジユ−サ

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